140期平特一尾

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140期平特一尾

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作者：佚名明星资讯来源：来自网络点击数：更新时间：2023/6/6

CPU是底层硬件基础设施的核心，也是智能设备的心脏。而高端处理器更是人类科技制造的皇冠，既代表一国的技术实力，也关乎一国产业发展的未来。在冲击高端处理器这一科技巅峰的道路上，从不缺少中国企业的身影。目前，我国共有14万家与处理器相关的企业，并逐渐形成了海光、龙芯、申威、兆芯、鲲鹏、飞腾六大厂商作为中坚代表，并称国产CPU六君子。我们将以系列文章回顾国内六大CPU企业的研发历程，以思考国内高端CPU的破局方向。本期，我们先来看看已经默默前行20多年历程的龙芯。二十年百折不挠自研路2001年，中科院计算机研究所成立龙芯课题组，龙芯正式开始研发。20多年，虽然龙芯经历过技术路线错误这样的重大挫折，但依然坚定地走出了自己的道路。在龙芯研发的早期，需要靠犯错误积累经验，因此不断踩坑。龙芯CPU的性能一度落后同期主流的x86指令集CPU产品10倍。但经历过前期的试错积累，2009龙芯发布LoongArch指令集，紧接着推出基于LoongAarch指令集的3A5000，这是目前国内唯一的纯自研指令集，从此我国也有了自己的CPU“语言体系“。这是国产CPU独立自主研发之路上里程碑式的胜利。今年，龙芯又发布了龙芯新一代高性能CPU3D5000。这是龙芯5000系列的最新成员，也是国内首款采用芯粒(chiplet)技术的服务器CPU，主要面向高性能计算领域。业内人士认为，尽管3D5000与目前主流CPU仍有性能差距，但这表明了国产CPU自研路线，也能达到相当卓越的水平，是国产CPU自研之路上的又一关键突破。正如马斯克说，技术不一定会自动进步，它需要有很多人不断努力。龙芯二十年自研路，就是龙芯团队在屡次失败，一度四面楚歌后，依然不放弃自主研发CPU的历程。这一路走来，龙芯已经俨然成为国产CPU百折不挠的精神图腾。弯路比直路长，落寞比喜悦多“百折不挠“这四个字，事实永远比后来者的回忆更沉重。2001年，龙芯研发上马，选择了MIPS架构+Linux系统设计的技术路线。当时生态竞争格局还未完全确定，MIPS架构+Linux系统的组合确实不失为后来者另辟蹊径的选择。但很不幸，Intel的x86架构和微软的Windows操作系统很快在市场上建立了绝对垄断地位，WinTel联盟主导了市场生态，MIPS架构+Linux系统被远远甩在后面。2010年，龙芯团队转型成立公司，企图通过企业化运营让龙芯可以投放到更大的市场，为龙芯的研发带来更多的资金，但当年冬天推出的龙芯3B1000 CPU连操作系统也启动不了。这次失利，让龙芯意识到单核性能是CPU性能的关键，盲目堆核的数量的路线走不通，这是龙芯真金白银砸出来的经验。这表明我们对CPU设计能力的差距体现在理解深度上。有过编程经验的人都知道，程序不是写出来的，而是调试出来的，花足够多的时间，犯足够多的错误，对CPU设计的理解越深入，就越可能走对方向，但国产CPU起步时间短，犯错误少，流片成本高都是国产CPU落后于国际巨头的地方。龙芯调整技术方向，在单核微结构上下足力气，并在借鉴MIPS指令集后，于2019年开始宣布自研指令集，第二年发布了LoongArch指令集。但接着龙芯又陷入了专利纠纷。2021年上海芯联芯认为龙芯的LoongArch指令集是对MIPS的二次开发，且未缴纳相关授权费用，而并不是龙芯宣称的“彻底抛弃MIPS发布自主指令系统”，并因此向龙芯提起诉讼。目前，这场诉讼以一审判定龙芯胜诉暂告段落，而上海芯联芯已表示将上诉，这场纠纷仍然未完待续。这不是龙芯第一次陷入专利纠纷。在2006年，龙芯即曾被MIPS指出抄袭，此纠纷在2009年以龙芯与MIPS达成授权协议结束。显然，在技术上的试错之外，现实世界中龙芯也在摸着石头过河，一不小心就遇上麻烦。这几乎是所有不甘放弃的后来者的必然命运。生态建设的孤独之路提升性能不是设计CPU 真正的难点，这是一个靠投入资源和自身努力后，靠时间和经验积累终究能解决的问题，建设CPU的软硬件生态，才是真正的困难。因为一个生态的建成，是CPU厂商、开发者和使用者形成共同意愿后的结果，这是一个纯粹的市场竞争过程，靠CPU厂商单方面的努力，起不到多大作用，而行政指令和民族情怀，在这个领域都无能为力。当前，无论PC还是服务器，x86架构都占到了绝对的主导，Counterpoint Research的调研数据显示，2022年全球服务器市场上，x86指令集仍然是服务器CPU市场的主导，占到了91%左右，赢家通吃的局面已经形成。而龙芯采用的MIPS路线与主流计算机体系绝缘，如果龙芯自己不去培养生态，龙芯的芯片就没有配套，如一片荒原寸草不生，这使用者来说是绝对不友好的。设想一下，一个说汉语某个小众方言的人，要跟世界各地的人沟通，只能先学会说英语，还必然会因为口音问题而增加学习难度。对龙芯来说，只要想继续坚持自主路线，就必须做的比别人更多，没有捷径可走。因此，龙芯天然了包括了系统、中间件到最上层的应用。在系统层面，龙芯规定好从CPU、BIOS到操作系统的技术规范，统一系统架构，在中间件层面，龙芯做好API接口方便软件开发，在应用层面，龙芯还要针对目标市场，优化浏览器、办公软件等应用。也就是说，一家龙芯，在努力做完Intel和微软两大世界级企业的工作，形成一个像苹果那样的封闭生态系统，中间艰难可想而知。而且，为了兼容Windows和安卓，龙芯还要给CPU配备翻译器，用来把x86指令集和ARM指令集翻译成LoongArch指令集。这种做法是给“说方言的人配上两个翻译”，本质上是牺牲性能换取生态兼容性。从降低生态建设难度的角度说，这是一个是正确但无可奈何的做法。在CPU市场上，有性能与生态相互促进的现象。性能优异的CPU受市场欢迎，就有更多使用者，更多使用者带来好的市场前景，就有更多开发者愿意做配套，使生态更加繁荣。而CPU厂商因此提高收入，投入更多研发从而进一步提高性能，再吸引更多使用者。这种”滚雪球”的增长方式，是x86 CPU建立绝对垄断地位的根源。而显然，龙芯在性能上还在追赶主流水平，又与主流产品不兼容，没办法形成生态，也就更难以增加研发投入，又进而限制性能的提升。这是一个“反向的”滚雪球。因此，龙芯只能暂时依赖政策市场的扶持，从特种领域切入，先保持着跟随的局势不掉队，寻求一点点建立生态的机会。没有人否认龙芯在探索国产CPU发展之路上的丰功伟绩，自主研发走过的弯路、积累的经验和人才，都是国产CPU宝贵财富。龙芯就像一名屠龙的勇士，在面对国际巨头时，以弱小的身躯持剑矗立，没有主角光环，只有拼尽全部力气，但依然无所畏惧更寸步不让。这是英雄的风姿，是战士的荣誉。但眼下也不得不承认，龙芯若想在主流市场、主流用户的核心业务上替代其他产品，还力不从心，这也像屠龙勇士，深夜摘下荣耀的冠冕时，孤独萦绕，伤痕满身。这是要建立一个新时代时必然要面对的现实，但愿龙芯能让那个属于理想主义者梦想，早日到来。

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